基于“教、學、評”一體化的四線式教學設計*
——以“硫及其化合物第1課時”的教學為例

梁鳳燕 劉志平 湯希雁

（南寧師范大學化學與材料學院 廣西 南寧 530100）

一、問題的提出

《普通高中化學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》在“實施建議”中明確提出：要創設真實問題情境，促進學習方式的轉變；要實施“教、學、評”一體化，有效開展化學日常學習評價［1］。

人類歷史上和生活中有許多關于硫及其化合物的應用，但學生常常談硫色變，對于硫的印象總是停留在硫酸傷人、酸雨腐蝕等負面新聞上面，極大削弱了學生對化學學習的熱情，因此在講授這一節內容時要注意轉變教學方式，引導學生去發現硫及其化合物在生活當中的正面應用，改變對硫的負面印象，增強對生活和化學的熱愛之情。本文將“歷史線”為主線的“四線式”教學模式應用于“硫及其化合物”第一課時內容的教學當中，讓真實的歷史情境貫穿于整節化學課堂，一改以往學生對硫及其化合物的刻板消極印象，積極主動地完成本節內容的學習；同時在各個教學環節之中對學生開展多元化的過程性評價，充分促進學生化學核心素養的全面發展。

二、基于“教、學、評”一體化的“四線式”教學模式

“四線式”教學模式于2017 年由劉子忠教授團隊的李紅月碩士［2］首次提出?！八木€式”教學模式是以某一事物在歷史上的發現、發展及其應用等作為主線（歷史線），創設探究情境，讓學生在探究氛圍中模擬前人的實驗或者自主設計實驗方案（探究線），并在探究過程中掌握相關的化學知識點（知識線），最后運用所學的知識解決相關的問題（應用線）?！八木€式”教學模式能夠有效地培養學生的學習興趣以及化學學科核心素養。此外，教學評價是教學活動中的一個重要基本環節，也是判斷核心素養是否有效落地的關鍵環節［3］。基于此，筆者將“教、學、評”一體化融入到“四線式”教學模式中（圖1），首先課前以課標、學生學情以及教材為依據設置教學和評價目標；課中采取教師提問、交流討論、設計實驗方案等多元方式改進和完善教學；課后再通過學生自我檢測、分層作業等方法反饋學習結果，教師再以此為依據調整后續教學［4］。

圖1 基于“教、學、評”一體化的“四線式”教學模式

三、基于“教、學、評”一體化的“硫及其化合物”“四線式”教學設計

（一）教學目標和評價目標

1.教學目標

（1）通過實驗探究理解硫及二氧化硫的物理、化學性質，并能正確書寫相關化學方程式。（2）能夠從硫元素的原子結構、價態以及硫元素在元素周期表中的位置出發，預測硫和二氧化硫的性質，形成基于物質類別、元素價態對物質性質進行預測和檢驗的認識模型。（3）通過設計如何防治酸雨等問題，感受化學物質及其變化的價值，進一步增強環境保護意識。

2.評價目標

（1）通過硫及二氧化硫性質的探究實驗，診斷并發展學生自主設計實驗方案以及實驗操作的水平。（2）通過利用分類觀與價態觀推測物質性質，設計轉化路徑并選取合適的試劑進行初步實驗驗證等活動，診斷并發展學生基于事實獲取結論，解釋現象等認知水平和設計驗證物質性質實驗的水平。（3）通過設計汽車尾氣排放處理以及酸雨治理防治的方法和措施，診斷并發展學生解決實際問題的能力水平及其對化學價值的認識水平。

（二）教學過程

［新課導入］播放硫的“自我介紹”。我是硫單質，自古就能當藥材；我的哥哥二氧化硫，能殺菌消毒和漂白、防腐等；我的叔叔硫酸，是重要的化工原料，可用于生產化肥、農藥、炸藥、染料和鹽類……

【教師】聽了硫單質的自我介紹，同學們是不是想深入地了解一下硫家族呢？今天就讓我們走近硫家族一探究竟吧！

環節一：硫的物理性質

環節一教學流程見圖2。

圖2 環節一教學流程

【課件展示】古時候人們在每年的端午時節會在房子周圍撒上一圈硫黃，以驅趕鼠蛇蟲蟻。

【教師】夏天雨水充足，為什么將硫黃粉撒在房子外面？不會被雨水溶解嗎？從中同學們可以得出什么信息？

【學生】硫粉可能不溶于水。

【自主探究實驗1】向學生展示一瓶單質硫，學生觀察其顏色、狀態，各小組取一小塊硫，試用研缽感受其脆性，并探究硫粉的溶解性（備有常見溶劑水、酒精、CS2溶液）。

【總結歸納】硫是一種黃色晶體，質脆，易研成粉末，難溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2溶液。

【教師】實驗室中用CS2溶液清洗管壁附著硫的試管。

環節二：硫的化學性質

環節二教學流程見圖3。

圖3 環節二教學流程

【課件展示】東漢時期的《神農本草經》中記載著：“石硫黃能化金、銀、銅、鐵，奇物?！?/p>

【教師】從中可以得出關于硫的哪些性質？同學們可以結合硫在元素周期表中的位置來進行思考。

【學生】硫的最外層有6 個電子，容易得到2 個電子形成穩定結構，性質比較活潑，硫能和金、銀、銅、鐵金屬單質發生反應。

【Flash 演示】兩名學生協助演示硫與鐵、銅、H2以及O2的反應，其余同學分組描述現象。

【教師】請同學們試著寫出相關的化學方程式并互相點評。

【教師】若水銀體溫計打碎導致水銀流出，可將硫粉灑在水銀流過的地方，通過化學作用變成硫化汞，再收集處理。

環節三：二氧化硫的物理性質

環節三教學流程見圖4。

圖4 環節三教學流程

【課件展示】遠古時代，西方人認為硫燃燒時所形成的濃煙和強烈的氣味能驅除一切妖魔和所有邪惡勢力。

【教師】結合這個歷史，從中可以得出關于SO2的哪些特點？

【學生】SO2可能具有一定的毒性。

【教師】同學們的猜想沒錯，現在擺在各個小組面前的是收集好的SO2氣體，請同學們觀察其顏色狀態，并打開橡膠塞，注意一下空氣中的味道。

【教師】在環節一中我們知道了硫難溶于水，SO2的水溶性又如何呢？請同學們小組內設計實驗方案來驗證SO2的水溶性。

【自主探究實驗2】將集滿SO2的集氣瓶倒扣在水槽中，取下橡膠塞，若集氣瓶中的液面上升，說明SO2溶于水（如圖5所示）。

圖5 二氧化硫溶于水

【總結歸納】SO2是一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體，密度比空氣大，易溶于水。通常情況下，1 體積的水可以溶解約40體積的SO2氣體。

【教師】結合SO2的物理性質，若我們身邊發生SO2泄漏事件，應該怎么做？

【學生】SO2密度比空氣大，所以要迅速往高處撤離；SO2易溶于水，撤離時可用濕毛巾捂住口鼻，到達相對安全的地方后再報警。

環節四：二氧化硫的化學性質——與水反應、漂白性

環節四教學流程見圖6。

圖6 環節四教學流程

（1）二氧化硫與水反應

【課件展示】大約4000年前，古希臘和古羅馬人已經能熟練地使用SO2來熏蒸消毒和漂白。

【教師】SO2是怎樣起消毒和漂白作用的呢？請同學們分析SO2所屬的物質類別，并思考它具有的性質。

【學生】SO2是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，能與水反應生成對應的酸等等。

【教師】請同學們小組內合作，設計實驗來探究SO2與水的反應。

【自主探究實驗3】用膠頭滴管向實驗2 制得的SO2水溶液中滴加2～3 滴紫色石蕊溶液，觀察溶液的顏色變化情況（如圖7所示）。

圖7 二氧化硫與水反應生成酸

【教師】講解SO2與水的不完全反應，引出可逆反應的概念。

【教師】請同學們寫出SO2與水反應的化學方程式并互相點評。

【學生】SO2+H2OH2SO3。

【教師】SO2與水反應生成的H2SO3能夠奪取菌體細胞中的氧，使菌體細胞失去O2這一生存的必要條件，最后導致細菌死亡，從而起到殺菌消毒的作用。

【課件展示】在葡萄酒釀制過程中，為防止葡萄汁中某些細菌的繁殖影響發酵，常添加適量的SO2。

（2）二氧化硫的漂白性

【教師】請同學們參考課本實驗5-2，并利用前面實驗中得到的SO2水溶液進行漂白性實驗。

【自主探究實驗4】用試管取2 mL實驗3中得到的SO2水溶液，向其中滴入1～2 滴品紅溶液，振蕩，觀察溶液的顏色變化，然后在通風情況下加熱試管，再觀察溶液的顏色變化。

【總結歸納】SO2具有漂白作用，但其漂白性是不穩定的、暫時的。

【教師】SO2能與有色物質生成不穩定的無色物質，生成的無色物質容易分解，見光、遇熱或長久放置會使得有色物質恢復原來的顏色。

【學生】小組內討論交流，回憶學習過的具有漂白性的物質（活性炭、HClO、H2O2）并比較它們的漂白原理，總結歸納（如表1所示）：

表1 不同漂白性物質的比較

【教師】市場上剛買回來的草帽是經過SO2漂白過的，顏色比較白，但使用一段時間后，草帽顏色會逐漸變黃，是什么原因呢？

【學生】SO2與草帽中的色素發生化合反應，經過一段時間太陽照射后，生成的不穩定無色物質分解，導致SO2流失，草帽變回了黃色。

環節五：二氧化硫的化學性質——氧化性、還原性

環節五教學流程見圖8。

圖8 環節五教學流程

（1）二氧化硫的還原性

【課件展示】1831年，英國科學家菲利普斯發明了SO2在空氣中通過熾熱的鉑粉或鉑絲（催化劑）被氧化成SO3，并用水吸收生成H2SO4的方法，后人稱此法為接觸室法制硫酸。

【播放視頻】接觸室法制硫酸工藝。

【教師】接觸室法制硫酸主要分為三個步驟，第一步是造氣：將硫黃或經過粉碎的黃鐵礦（FeS2）燃燒得到SO2；第二步是接觸氧化：SO2和O2在接觸室中接觸V2O5，在500 ℃條件下發生反應生成SO3；第三步是SO3的吸收：SO3在吸收塔中被98.3%的濃硫酸吸收得到發煙硫酸。

【教師】第二步反應中，SO2表現出什么性質？

【學生】SO2中的硫由+4 價變成了SO3中的+6 價，表現出還原性。

【課件展示】SO2能夠防止葡萄酒中的一些成分被氧化，起到保質作用，有助于保持葡萄酒的天然果香味。

（2）二氧化硫的氧化性

【課件展示】1883年，英國科學家C.F.克勞斯開發了H2S 氧化制硫的方法，在脫硫產生的含H2S 氣體中回收硫，有效解決大氣污染問題。

【播放視頻】克勞斯法工業制硫工藝。

【教師】1883 年英國化學家克勞斯開發了H2S 氧化制硫的方法，但轉化率不高。20世紀30年代，德國法本公司將克勞斯工藝發展為“改良克勞斯工藝”，H2S 的部分氧化分兩階段，一是的H2S 氧化為SO2：；二是余下的H2S 在催化劑的作用下與反應爐中的SO2反應：

【教師】改良克勞斯工藝第二階段的反應中，SO2表現出什么性質？

【學生】SO2中的硫由+4 價變成了硫單質中的0價，表現出氧化性。

【課件展示】在食品加工過程中，利用SO2的氧化性，能夠有效地抑制食品加工過程中的非酶褐變，保護食品“本色”。

【課堂小結】通過今天的學習，相信同學們對硫家族已經有了全新的認識，我們要辯證地看待硫及其化合物給人類帶來的貢獻與危害，養成一分為二看待問題的好習慣。

【作業布置】1.查閱資料，了解汽車尾氣、酸雨的形成以及防治措施；2.以價類二維圖表示出硫元素的常見價態和代表物。

四、結語

至2018年開始，全國大多數省市區都迎來了新一輪課程改革和高考改革，學生選課制將大力沖擊傳統課堂。在這樣的形勢下，化學學科也將面臨著全新的挑戰。如何讓化學課堂被學生喜歡，進而成為學生的必選項，成為了每一個高中化學教學者需要深思的問題。“四線式”教學模式在激發學生學習興趣方面具有明顯優勢，通過將化學史與學生的自主探究活動結合起來，增強學生化學素養和人文素養的同時還能夠逐步提高學生的知識水平和探究能力，更能使學生逐步形成嚴密的科學思維；除此之外還能夠培養學生將所學知識應用于實際的生產生活中的能力，這些都是新一輪課程改革的要求。因此將“四線式”教學模式應用在高中化學教學當中具有積極的意義。